تعداد نشریات | 161 |
تعداد شمارهها | 6,532 |
تعداد مقالات | 70,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 124,106,283 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 97,211,633 |
تحلیل چندفرکتالی بارشهای روزانه ایستگاههای منتخب غرب-جنوب غرب ایران | ||
فیزیک زمین و فضا | ||
مقاله 6، دوره 47، شماره 3، آذر 1400، صفحه 485-499 اصل مقاله (880.57 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jesphys.2021.314941.1007267 | ||
نویسندگان | ||
حمید میرهاشمی* 1؛ داریوش یاراحمدی2 | ||
1استادیار، گروه جغرافیا، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران | ||
2دانشیار، گروه جغرافیا، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران | ||
چکیده | ||
بارش بهعنوان یکی از متغیرترین پدیدههای هواشناختی بهشمار میرود که نوسانهای بسیار شدیدی را در بُعد زمانی-مکانی نشان میدهد. چنین نوسانهایی در ساختار بارش، نتیجه تأثیرپذیری آن از فرایندهای پیچیدهایی است که در میان-مقیاس، بزرگ-مقیاس و مقیاس محلی فعالاند. در این مطالعه بهمنظور، شناسایی رفتار مقیاسی و خصوصیات چندفرکتالی سری زمانی بارش روزانه در منطقه غرب-جنوب غرب ایران، تحلیل فرکتالی-چندفرکتالی نوسانهای روندزداییشده (DFA2, MF-DFA2)، برروی سری زمانی 6 ایستگاه سینوپتیک واقع در منطقه یادشده که دارای آمار بلندمدت بودند، اجرا شد. نتایج حاصل ازDFA2 نشان داد که دو نقطه تقاطع بهترتیب در 180 و 550 روز در سیگنال بارش وجود دارد، این نقاط تقاطع به وجود سه رژیم مقیاسی متفاوت در بارش منطقه موردمطالعه اشاره دارند. از سویی نتایج حاصل از MF-DFA2 مشخص کرد که نمایه هرست تعمیمیافته (hq) با افزایش مقیاس زمانی بارش، همگرا شدهاند، چنانکه اختلاف بین نوسانهای کوچک با نوسانهای بزرگ در سریهای زمانی کوچک-مقیاس بسیار بزرگتر از سریهای زمانی بزرگ-مقیاس است؛ بنابراین در کوچک-مقیاس، دورههایی با نوسان بزرگ، بهروشنی از دورههای با نوسانهای کوچک، قابل تشخیصاند. سایر خصوصیات چندفرکتالی شامل کاهش hq ضمن افزایش مرتبه نوسان (q)، و غیرخطیبودن نمایه جرم نسبت به q، دلالت بر ماهیت چندفرکتالی، رفتار مقیاسی چندگانه و حافظه غیرخطی سیگنال بارش ایستگاهها مورد مطالعه دارند. خصوصیات تکینگی سیگنال بارش نیز نشان دادکه طیف تکینگی کل ایستگاهها، نامتقارن بوده و دارای دُمهای چپ بلند هستند که چنین الگوی در طیف تکینگی، دلالت بر نقش غالب نوسانهای بزرگ در ساختار چندفرکتالی سیگنال بارش دارد. همچنین، پهنای طیف تکینگی نیز نشان میدهد که خاصیت چندفرکتالی و شدت نوسانهای بارشی در ایستگاههای خرمآباد، دزفول و کرمانشاه شدیدتر از ایستگاههای آبادان، اهواز و سنندج است. | ||
کلیدواژهها | ||
طیف تکینگی؛ نوسان؛ نمایه هرست؛ سیگنال بارش؛ چندفرکتالی | ||
مراجع | ||
Adarsh, S., Nourani, V., Archana, D. and Dharan, D. S., 2020, Multifractal description of daily rainfall fields over India, Journal of Hydrology, 589, 124913. Agbazo, M. N., Koto N’gobi, G., Alamou, E., Kounouhewa, B. and Afouda, A., 2019, Fractal analysis of the long-term memory in precipitation over Bénin (West Africa), Advances in Meteorology, 2019. Baranowski, P., Krzyszczak, J., Slawinski, C., Hoffmann, H., Kozyra, J., Nieróbca, A., Siwek, K. and Gluza, A., 2015, Multifractal analysis of meteorological time series to assess climate impacts, Climate Research, 65, 39-52. Bishop, S. M., Yarham, S. I., Navapurkar, V. U., Menon, D. K. and Ercole, A., 2012, Multifractal Analysis of Hemodynamic BehaviorIntraoperative Instability and Its Pharmacological Manipulation, Anesthesiology: The Journal of the American Society of Anesthesiologists, 117, 810-821. Bunde, A., Bogachev, M. I. and Lennartz, S., 2012, Precipitation and river flow: Long-term memory and predictability of extreme events, Extreme Events and Natural Hazards: The Complexity Perspective, 196, 139-152. De Lima, M. and De Lima, J., 2009, Investigating the multifractality of point precipitation in the Madeira archipelago, Nonlinear Processes in Geophysics, 16, 299-311. Delworth, T. and Manaba, S., 1993, Climate variability and land-surface processes, Advances in Water Resources, 16, 3-20. Eke, A., Herman, P., Kocsis, L. and Kozak, L., 2002, Fractal characterization of complexity in temporal physiological signals, Physiological measurement, 23, R1. Feder, J. 2013, Fractals, Springer Science & Business Media. Gan, T. Y., Gobena, A. K. and Wang, Q., 2007, Precipitation of southwestern Canada: Wavelet, scaling, multifractal analysis, and teleconnection to climate anomalies, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 112. García‐Marín, A., Jiménez‐Hornero, F. and Ayuso, J., 2008, Applying multifractality and the self‐organized criticality theory to describe the temporal rainfall regimes in Andalusia (southern Spain), Hydrological Processes: An International Journal, 22, 295-308. Guntu, R. K., Rathinasamy, M., Agarwal, A. and Sivakumar, B., 2020, Spatiotemporal variability of Indian rainfall using multiscale entropy, Journal of Hydrology, 124916. Gupta, V. K. and Waymire, E., 1990, Multiscaling properties of spatial rainfall and river flow distributions, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 95, 1999-2009. Hajian, S. and Movahed, M. S., 2010, Multifractal detrended cross-correlation analysis of sunspot numbers and river flow fluctuations, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 389, 4942-4957. Hu, K., Ivanov, P. C., Chen, Z., Carpena, P. and Stanley, H. E., 2001, Effect of trends on detrended fluctuation analysis, Physical Review E, 64, 011114. Jahanbakhsh, S., Khorshiddoust, A. M. and Mirhashemi, H., 2020, Analysis Cyclogenesis in the Lee of the Zagros Mountain(1999-2005), Geography and Planning, 24, 105-128. Jiang, L., Li, N. and Zhao, X., 2017, Scaling behaviors of precipitation over China, Theoretical and Applied Climatology, 128, 63-70. Kantelhardt, J. W., Koscielny-Bunde, E., Rego, H. H., Havlin, S. and Bunde, A., 2001, Detecting long-range correlations with detrended fluctuation analysis, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 295, 441-454. Kantelhardt, J. W., Koscielny‐Bunde, E., Rybski, D., Braun, P., Bunde, A. and Havlin, S., 2006, Long‐term persistence and multifractality of precipitation and river runoff records, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 111. Kantelhardt, J. W., Rybski, D., Zschiegner, S. A., Braun, P., Koscielny-Bunde, E., Livina, V., Havlin, S. and Bunde, A., 2003, Multifractality of river runoff and precipitation: comparison of fluctuation analysis and wavelet methods, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 330, 240-245. Kantelhardt, J. W., Zschiegner, S. A., Koscielny-Bunde, E., Havlin, S., Bunde, A. and Stanley, H. E., 2002, Multifractal detrended fluctuation analysis of nonstationary time series, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 316, 87-114. Kumar, P. and Foufoula‐Georgiou, E., 1993, A multicomponent decomposition of spatial rainfall fields: 1. Segregation of large‐and small‐scale features using wavelet transforms, Water Resources Research, 29, 2515-2532. Labat, D., Masbou, J., Beaulieu, E. and Mangin, A., 2011, Scaling behavior of the fluctuations in stream flow at the outlet of karstic watersheds, France, Journal of hydrology, 410, 162-168. Liu, D., Luo, M., Fu, Q., Zhang, Y., Imran, K. M., Zhao, D., Li, T. and Abrar, F. M., 2016, Precipitation complexity measurement using multifractal spectra empirical mode decomposition detrended fluctuation analysis, Water resources management, 30, 505-522. Lovejoy, S. and Mandelbrot, B. B., 1985, Fractal properties of rain, and a fractal model, Tellus A, 37, 209-232. Mali, P., 2015, Multifractal characterization of global temperature anomalies, Theoretical and Applied Climatology, 121, 641-648. Matsoukas, C., Islam, S. and Rodriguez‐Iturbe, I., 2000, Detrended fluctuation analysis of rainfall and streamflow time series, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 105, 29165-29172. Morata, A., Martín, M. L., Luna, M. Y. and Valero, F., 2006, Self-similarity patterns of precipitation in the Iberian Peninsula, Theoretical and Applied Climatology, 85, 41-59. Movahed, M. S. and Hermanis, E., 2008, Fractal analysis of river flow fluctuations, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 387, 915-932. Movahed, M. S., Jafari, G., Ghasemi, F., Rahvar, S. and Tabar, M. R. R., 2006, Multifractal detrended fluctuation analysis of sunspot time series, Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment, 2006, P02003. Philippopoulos, K., Kalamaras, N., Tzanis, C. G., Deligiorgi, D. and Koutsogiannis, I., 2019, Multifractal detrended fluctuation analysis of temperature reanalysis data over Greece, Atmosphere, 10, 336. Pierini, J. O. and Telesca, L., 2010, Fluctuation analysis of monthly rainfall time series, Fluctuation and Noise Letters, 9, 219-228. Shimizu, Y., Thurner, S. and Ehrenberger, K., 2002, Multifractal spectra as a measure of complexity in human posture, Fractals, 10, 103-116. Tan, X. and Gan, T. Y., 2017, Multifractality of Canadian precipitation and streamflow, International Journal of Climatology, 37, 1221-1236. Taqqu, M. S., Teverovsky, V. and Willinger, W., 1995, Estimators for long-range dependence: an empirical study, Fractals, 3, 785-798. Tessier, Y., Lovejoy, S., Hubert, P., Schertzer, D. and Pecknold, S., 1996, Multifractal analysis and modeling of rainfall and river flows and scaling, causal transfer functions, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 101, 26427-26440. Valencia, J., Requejo, A. S., Gascó, J. and Tarquis, A., 2010, A universal multifractal description applied to precipitation patterns of the Ebro River Basin, Spain, Climate Research, 44, 17-25. Walther, G.-R., Post, E., Convey, P., Menzel, A., Parmesan, C., Beebee, T. J., Fromentin, J.-M., Hoegh-Guldberg, O. and Bairlein, F., 2002, Ecological responses to recent climate change, Nature, 416, 389-395. Yu, Z.-G., Leung, Y., Chen, Y. D., Zhang, Q., Anh, V. and Zhou, Y., 2014, Multifractal analyses of daily rainfall time series in Pearl River basin of China, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 405, 193-202. Zhang, Q., Xu, C.-Y. and Yang, T., 2009, Scaling properties of the runoff variations in the arid and semi-arid regions of China: a case study of the Yellow River basin, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 23, 1103-1111. Zhang, X., Zhang, G., Qiu, L., Zhang, B., Sun, Y., Gui, Z. and Zhang, Q., 2019, A Modified Multifractal Detrended Fluctuation Analysis (MFDFA) Approach for Multifractal Analysis of Precipitation in Dongting Lake Basin, China, Water, 11, 891. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 886 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 567 |